電磁兼容設計原則

1.3設備內部走線(xiàn)準則
有些產(chǎn)品，尤其是不大正規的產(chǎn)品，內部走線(xiàn)十分混亂，各種走線(xiàn)胡亂捆扎在一起，又沒(méi)有任何屏蔽、濾波、接地措施。這種內部走線(xiàn)處理方法，不僅傳輸高、低電平信號的導線(xiàn)之間相互騷擾，也給后期采用屏流濾波等補救措施帶來(lái)不便。正確的布線(xiàn)也是一種電磁兼容性設計措施，它能大大地降低騷擾，不需增加工序，卻可收到較滿(mǎn)意的效果。因此在布線(xiàn)時(shí)，應做到：
⑴機箱中各種裸露走線(xiàn)要盡可能短。
⑵傳輸不同電子信號的導線(xiàn)分組捆扎，數字信號線(xiàn)和模擬信號線(xiàn)也應分組捆扎，并保持適當的距離，以減小導線(xiàn)間的相互影響。
⑶對于產(chǎn)品經(jīng)常用來(lái)傳遞信號的扁平帶狀線(xiàn)，應采用 地--信號--地--信號--地 排列方式，這樣不僅可以有效地抑制騷擾，也可明顯提高其抗擾度。
⑷將低頻進(jìn)線(xiàn)和回線(xiàn)絞合在一起，形成雙絞線(xiàn)，這樣兩線(xiàn)之間存在的騷擾電流幾乎大小相等，而方向相反，其騷擾場(chǎng)在空間可以相互抵消，因而減小騷擾。
⑸對能確定的、輻射騷擾較大的導線(xiàn)加以屏蔽。
⑹功能單元和設備內電路的分隔能把無(wú)用信號限制在有限范圍內，以便使無(wú)用信號和可能敏感的電路和導線(xiàn)有效地去耦。
①在可能的地方使用模塊式結構（有屏蔽外殼的功能單元）。
②特別要把電源線(xiàn)濾波器、高電平信號電路、低電平信號電路放在不同的屏蔽隔艙內。
③在設備內部采用屏蔽，例如板或隔墻來(lái)分隔高電平源和靈敏的接收器。
④對電源提供有效的電、磁場(chǎng)屏蔽。特別是對開(kāi)關(guān)電源。
⑤合理屏蔽高壓電源，并同敏感電路隔離。
⑥在整個(gè)音頻敏感電路周?chē)褂么牌帘?，以減少同電源線(xiàn)的耦合?？梢杂眠@樣的方法來(lái)有效地減少400Hz/50Hz交流聲。輸入電路用差分方式，輸入信號用雙絞線(xiàn)。
舉例；如在顯示器中，交流電源線(xiàn)的插座一般都在后面板，而電源開(kāi)關(guān)經(jīng)常在前面板，這樣機內的電源走線(xiàn)就很長(cháng)，而許多廠(chǎng)家對這種情況沒(méi)有采取相應的措施，如采用屏蔽線(xiàn)或雙絞線(xiàn)等。這就會(huì )導致機內走線(xiàn)接收工作信號，并通過(guò)電源線(xiàn)傳導出來(lái)。
又如，在微機中，電源雖然是屏蔽的，但電源的直流輸出線(xiàn)在屏蔽體之外，如果直流輸出線(xiàn)過(guò)長(cháng)，就很容易將主板上的騷擾接收下來(lái)，傳到交流電源線(xiàn)上。因而在設計時(shí)，應盡量減小直流輸出線(xiàn)的長(cháng)度。另外，還可以在直流輸出線(xiàn)上加上磁珠或鐵氧體磁環(huán)。

1. 4底板和機殼設計準則
底板和機殼的結構設計，即結構材料和裝配技術(shù)，常常能決定是否能同工作環(huán)境實(shí)現EMC。
底板和機殼是為控制設備或功能單元中無(wú)用信號通路提供屏蔽的最有效方法。屏蔽的程度取決于結構材料的選擇和裝配中所用的設計技術(shù)兩個(gè)方面。經(jīng)過(guò)設計的屏蔽僅受設計者在設計接縫、開(kāi)口、穿透和對底板及機殼的搭接等方面的知識和技巧的限制。

1.4.1屏蔽
屏蔽是對場(chǎng)的處理問(wèn)題。離場(chǎng)源的距離不同的區域，場(chǎng)的性質(zhì)不同。一個(gè)臨界距離是d。
d0=λ/2π≌λ/6
⑴場(chǎng)域劃分
粗略劃分：d＜λ/2π的區域為近場(chǎng)區
d＞λ/2π的區域為遠場(chǎng)區
嚴格劃分：d＜d0/3即d＜λ/20的區域為近場(chǎng)區（但實(shí)際可擴展到d＜λ/1.2π）
d＞3 d0=λ/2的區域為遠場(chǎng)區
λ/20＜d＜λ/2的區域為過(guò)渡區
⑵場(chǎng)域性質(zhì)
近場(chǎng)是感應場(chǎng)—靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)，對外不輻射能量。（法拉第屏蔽處理）
遠場(chǎng)是輻射場(chǎng)—E和H矢量在時(shí)間上同相而向外輻射能量。（機箱屏蔽處理，特別是電氣連續性問(wèn)題的處理）
過(guò)渡區是感應電磁場(chǎng)—場(chǎng)的性質(zhì)比較復雜。
⑶對設備內部主要是近場(chǎng)問(wèn)題。
用場(chǎng)論解麥克斯韋方程復雜而不實(shí)用，故用近似電路理論處理。即用集中參數電容考察電場(chǎng)引起的耦合，用互感集中參數考察磁場(chǎng)引起的耦合。
①如果波源的電壓高、電流小，則電場(chǎng)的作用比磁場(chǎng)的作用明顯，可采用電場(chǎng)屏蔽。
②如果波源的電壓低、電流大，則磁場(chǎng)起主導作用，應采用磁場(chǎng)屏蔽。
電場(chǎng)屏蔽——用法拉第屏蔽來(lái)消除電場(chǎng)的影響。
磁場(chǎng)屏蔽一一使回路1的磁通發(fā)生扭曲或將其引向他方，避免與回路2交連來(lái)消除磁場(chǎng)耦合。
⑷電磁場(chǎng)的屏蔽——電連續的閉合金屬箱體，對抗遠場(chǎng)和近場(chǎng)。

1.4.2結構材料
⑴適用于底板和機殼的大多數材料是良導體，可以屏蔽電場(chǎng)，如鋁、銅等。主要的屏蔽機理是反射信號而不是吸收。
⑵對磁場(chǎng)的屏蔽需要鐵磁材料，如高導磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是反射。
⑶在強電磁環(huán)境中，要求材料能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種成分，因此需要結構上完好的鐵磁材料。屏蔽效能直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響。
⑷對塑料殼體可以在其內壁噴涂屏蔽層，或在注塑時(shí)摻入金屬纖維。

1.4.3縫隙
必須盡量減少結構的電不連續性，以便控制經(jīng)底板和機殼進(jìn)出的泄漏輻射。提高縫隙屏蔽效能的結構措施包括增加縫隙深度，減少縫隙長(cháng)度，在接合面加入導電襯墊，在接縫處涂上導電涂料，縮短螺釘間距等。
⑴在底板和機殼的每一條縫和不連續處要盡可能好地搭接。最壞的電搭接處對殼體的屏蔽效能降低起決定性作用。
⑵保證接縫處金屬對金屬的接觸，以防電磁能的泄漏和輻射。
⑶在可能的地方，接縫應焊接，以便接合面連續。在條件受限制的情況下，可用點(diǎn)焊、小間距鉚接和螺釘連接來(lái)處理。
⑷在不加導電襯墊時(shí)，螺釘間距一般應小于最高工作頻率的l％波長(cháng)，至少不大于l／20波長(cháng)。
⑸用螺釘或鉚接進(jìn)行搭接時(shí)，應首先在縫的中部搭接好，然后逐漸向兩端延伸，以防金屬表面的彎曲。
⑹保證緊固方法有足夠的壓力，以便在有變形應力、沖擊、振動(dòng)時(shí)保持表面接觸。
⑺在接縫不平整的地方，在可移動(dòng)的面板等處，必須使用導電襯墊或指形彈簧材料。
⑻選擇高導電率和彈性好的襯墊。選擇襯墊時(shí)要考慮接合處所使用的頻率。
⑼選擇硬韌材料做成的襯墊。
⑽保證同襯墊配合的金屬表面沒(méi)有非導電保護層。
⑾當需要活動(dòng)接觸時(shí)，使用指形壓簧（而不用網(wǎng)狀襯墊），并要注意保持彈性指簧的壓力。
⑿導電橡膠襯墊用在鋁金屬表面時(shí)，要注意電化腐蝕作用。純銀填料的橡膠或Monel線(xiàn)型襯墊將出現嚴重的電化學(xué)腐蝕。銀鍍鋁填料的導電橡膠是霧鹽環(huán)境下用于鋁金屬配合表面的最好襯墊材料。

1.4.4穿透和開(kāi)口
⑴要注意由于電纜穿過(guò)機殼使整體屏蔽效能降低的程度。典型的未濾波的導線(xiàn)穿過(guò)屏蔽體時(shí)屏蔽效能降低30dB以上。
⑵電源線(xiàn)進(jìn)入機殼時(shí)，全部應通過(guò)濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機殼外；
若濾波器結構不宜穿出機殼，則應在電源線(xiàn)進(jìn)入機殼處專(zhuān)為濾波器設置一隔艙。
⑶信號線(xiàn)，控制線(xiàn)進(jìn)入/穿出機殼時(shí)，要通過(guò)適當的濾波器。具有濾波插針的多芯連接器（插座）適于這種場(chǎng)合使用。
⑷穿過(guò)屏蔽殼體的金屬控制軸，應該用金屬觸片、接地螺母或射頻襯墊接地。也可不用接地的金屬軸而用其他絕緣軸貫通波導截止頻率比工作頻率高的圓管來(lái)作控制軸。
⑸必須注意在截止波導孔內貫通金屬軸或導線(xiàn)會(huì )嚴重降低屏蔽效能。
⑹當要求使用對地絕緣的金屬控制軸時(shí)，可用短的隱性控制軸，不調節時(shí)用螺帽或金屬襯墊彈性安裝帽蓋住。
⑺為保險絲、插孔等加金屬帽。
⑻用導電襯墊和墊圈、螺母等實(shí)現鈕子開(kāi)關(guān)防泄漏安裝。
⑼在屏蔽、通風(fēng)和強度要求不苛刻時(shí)，用蜂窩板屏蔽通風(fēng)口。最好用焊接方式保持連接，防止泄漏。
⑽盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽，并對所有引線(xiàn)用穿心電容器濾波。
⑾在不能從后面屏蔽指示器／顯示器和對引線(xiàn)濾波時(shí)，要用與機殼連續連接的金屬網(wǎng)或導電玻璃屏蔽指示器／顯示器的前面。對夾金屬絲的屏蔽玻璃，在保持合理的透光度條件下，對30~1000MHz的屏蔽效能可達50~110dB。在透明塑料或玻璃上鍍上透明導電膜，其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除觀(guān)察窗上的靜電積累，在儀器上常用。